MATLAB-8-Simulink在电力系统中的应用.ppt

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1、MATLAB电力系统仿真电力系统仿真内内 容容电力系统仿真初探电力系统仿真初探电力系统时域分析电力系统时域分析电力系统频域分析电力系统频域分析电力系统仿真初探电力系统仿真初探重点重点:元件库及应用元件库及应用电力系统仿真工具箱电力系统仿真工具箱电力系统元件库电力系统元件库 启动和退出电力系统元件库启动和退出电力系统元件库启动启动:(1)(1)在命令窗口键入在命令窗口键入powerlibpowerlib,并执行并执行(2)(2)利用开始利用开始(Start)(Start)导航区启动导航区启动(3)(3)利于工具栏中利于工具栏中SimulinkSimulink按钮按钮退出退出:电力系统元件库电力系

2、统元件库(1)(1)电源元件电源元件(Electrical Sources)(Electrical Sources)(2)(2)线路元件线路元件(Elements)(Elements)(3)(3)电力电子元件电力电子元件(Power Electronics)(Power Electronics)(4)(4)电机元件电机元件(Machines)(Machines)(5)(5)连接器元件连接器元件(Connectors)(Connectors)(6)(6)电路测量仪器电路测量仪器(Measurements)(Measurements)(7)(7)附加元件附加元件(Extras)(Extras)(8

3、)(8)电力图形用户接口电力图形用户接口(powerguipowergui)电力系统仿真初探电力系统仿真初探电源元件电源元件(1)(1)直流电压源直流电压源 (DC Voltage Source)(DC Voltage Source)(2)(2)交流电压源交流电压源(AC Voltage Source)(AC Voltage Source)(3)(3)交流电流源交流电流源(AC Current Source)(AC Current Source)(4)(4)受控电压源受控电压源(Controlled Voltage Source)(Controlled Voltage Source)(5)(5

4、)受控电流源受控电流源(Controlled Current Source)(Controlled Current Source)(6)(6)三相电源三相电源(3-Phase Source)(3-Phase Source)(7)(7)三相可编程电压源三相可编程电压源(3-Phase Programmable(3-Phase Programmable Source)Source)电力系统仿真初探电力系统仿真初探 直流电压源直流电压源 为一理想直流电压源为一理想直流电压源.参数设置参数设置:Amplitude Amplitude(幅值幅值:V):V)MeasurementsMeasurements

5、(测量测量)None:None:对直流电压源不进行相关量的测量对直流电压源不进行相关量的测量.Voltage:Voltage:对直流电压源两个终端进行测量对直流电压源两个终端进行测量,方方法是将万用表法是将万用表(MultimeterMultimeter)元件加载到相关电路模型中元件加载到相关电路模型中,将其参数对话框中显示的可测量有选择地移到被测量将其参数对话框中显示的可测量有选择地移到被测量框中框中.电力系统仿真初探电力系统仿真初探例如例如:对上面电路的暂态过程进行仿真研究对上面电路的暂态过程进行仿真研究.开关在开关在0.003s0.003s闭合闭合.测量电源电压波形测量电源电压波形,电阻

6、支路的电电阻支路的电压、电流波形和电容电压波形压、电流波形和电容电压波形.电力系统仿真初探电力系统仿真初探 交流电压源交流电压源 为一理想正弦交流电压源为一理想正弦交流电压源.参数设置参数设置:Peak amplitude Peak amplitude(峰值振幅峰值振幅:V):V)PhasePhase (初始相位：度）初始相位：度）Frequency Frequency(频率：频率：Hz)Hz)Sample timeSample time (采样时间采样时间,默认为默认为0,0,表一连续源）表一连续源）MeasurementsMeasurements (测量测量)None:None:对交流电压

7、源不进行相关量的测量对交流电压源不进行相关量的测量.Voltage:Voltage:对交流电压源两个终端进行测量对交流电压源两个终端进行测量,电力系统仿真初探电力系统仿真初探 例如例如已知已知:u1=75sin(100:u1=75sin(100 t+20 t+20 /180);u2=30sin(120/180);u2=30sin(120 t+75 t+75 /180);/180);RsRs=100=100;R=100;R=100 ;L=100mH;C=150;L=100mH;C=150 F.F.选择测量选择测量u1,u2u1,u2和和u1+u2,u1+u2,并观察电压波形并观察电压波形.仿真时

8、间为仿真时间为0.40.4秒秒;求解程序类型为变步长的求解程序类型为变步长的ode45.ode45.电力系统仿真初探电力系统仿真初探 交流电流源交流电流源 为一理想正弦交流电流源为一理想正弦交流电流源.参数设置参数设置:Peak amplitude Peak amplitude(峰值振幅峰值振幅:V):V)PhasePhase (初始相位：度）初始相位：度）Frequency Frequency(频率：频率：Hz)Hz)Sample timeSample time (采样时间采样时间,默认为默认为0,0,表一连续源）表一连续源）MeasurementsMeasurements (测量测量)No

9、ne:None:对交流电流源不进行相关量的测量对交流电流源不进行相关量的测量.Current:Current:对交流电流源两个终端进行测量对交流电流源两个终端进行测量,电力系统仿真初探电力系统仿真初探 受控电压源受控电压源 由激励信号源控制的受控电压源由激励信号源控制的受控电压源.参数设置参数设置:Initialize Initialize(初始化选项初始化选项)Source typeSource type (激励源类型激励源类型:AC,DC:AC,DC）Initial amplitude Initial amplitude(初始化振幅初始化振幅,V),V)Initial phaseIniti

10、al phase (初始化相位初始化相位,度）度）Initial frequencyInitial frequency (初始化频率初始化频率,Hz),Hz)MeasurementsMeasurements(测量测量)None,VoltageNone,Voltage电力系统仿真初探电力系统仿真初探 受控电流源受控电流源 由激励信号源控制的受控电流源由激励信号源控制的受控电流源.参数设置参数设置:Initialize Initialize(初始化选项初始化选项)Source typeSource type (激励源类型激励源类型:AC,DC:AC,DC）Initial amplitude Ini

11、tial amplitude(初始化振幅初始化振幅,A),A)Initial phaseInitial phase (初始化相位初始化相位,度）度）Initial frequencyInitial frequency (初始化频率初始化频率,Hz),Hz)MeasurementsMeasurements(测量测量)None,VoltageNone,Voltage电力系统仿真初探电力系统仿真初探 例如例如SW1:50sin(100SW1:50sin(100 t+t+/36);SW2:20sin(20/36);SW2:20sin(20 t+t+/18)+2;/18)+2;RsRs=25=25;Cs

12、=0.2F;Cs=0.2F乘法器选项乘法器选项:Element-Wise(*),:Element-Wise(*),表示元素相乘表示元素相乘仿真参数仿真参数:仿真时间仿真时间1s1s示波器示波器:时间范围选项时间范围选项:0.25s:0.25s电力系统仿真初探电力系统仿真初探 三相电源三相电源 带有串联带有串联RLRL支路的三相电源支路的三相电源.参数设置参数设置:Phase-to-phase Phase-to-phase rmsrms voltage voltage(相间电压相间电压,V),V)Phase angle of phase APhase angle of phase A (A(A相

13、相角相相角,度）度）Frequency Frequency(频率频率,Hz),Hz)Internal connectionInternal connection (内部连接方式内部连接方式:Y,:Y,YnYn,YgYg）Specify impedance using short-circuit levelSpecify impedance using short-circuit level (短短路阻抗值路阻抗值,)Source resistanceSource resistance(三相电源电阻三相电源电阻,)Source inductanceSource inductance(三相电源电感

14、三相电源电感,H),H)电力系统仿真初探电力系统仿真初探 三相可编程电压源三相可编程电压源 其幅值、相位、频率和谐波可以随时间变化。其幅值、相位、频率和谐波可以随时间变化。其主要作用如下：其主要作用如下：(1)(1)三相可编程电压源可以对三相电源的幅值、相三相可编程电压源可以对三相电源的幅值、相位和电源基频分量进行时变性编程。位和电源基频分量进行时变性编程。(2)(2)三相可编程电压源提供两个谐波分量，施加于三相可编程电压源提供两个谐波分量，施加于基频信号。基频信号。(3)(3)三相可编程电压源可以用来控制受控电压源和三相可编程电压源可以用来控制受控电压源和受控电流源。受控电流源。电力系统仿真

15、初探电力系统仿真初探 三相可编程电压源三相可编程电压源参数设置：参数设置：(1)(1)Positive-sequence Positive-sequence Amplitude(VrmsAmplitude(Vrms Ph-Ph)Ph-Ph)Phase(degPhase(deg)Freq.(HzFreq.(Hz)正序分量正序分量(2)(2)Time variation of:Time variation of:时变性选项（时变性选项（None,Amplitude,None,Amplitude,Phase,Frequency)Phase,Frequency)(3)(3)Type of variat

16、ion:Type of variation:变量类型（变量类型（Step,Ramp,Step,Ramp,Modulation,Table of time-amplitude pairs)Modulation,Table of time-amplitude pairs)(4)(4)Fundamental and/or Harmonic generation:Fundamental and/or Harmonic generation:基频和基频和谐波信号发生器谐波信号发生器(A,B,TimingA,B,Timing)电力系统仿真初探电力系统仿真初探 线路元件线路元件(1)(1)Elements

17、Elements 支路元件支路元件(2)(2)Lines Lines 输配电线路元件输配电线路元件(3)(3)Circuit Breakers Circuit Breakers 断路器元件断路器元件(4)(4)TransformersTransformers 变压器元件变压器元件电力系统仿真初探电力系统仿真初探线路元件线路元件 支路元件支路元件(1)(1)串联串联RLCRLC支路元件支路元件(2)(2)并联并联RLCRLC支路元件支路元件(3)(3)三相串联三相串联RLCRLC支路元件支路元件(4)(4)三相并联三相并联RLCRLC支路元件支路元件(5)(5)串联串联RLCRLC负载元件负载元

18、件(6)(6)并联并联RLCRLC负载元件负载元件(7)(7)互感元件互感元件(8)(8)三相互感元件三相互感元件(9)(9)三相动力载荷元件三相动力载荷元件(10)(10)电涌放电器元件电涌放电器元件电力系统仿真初探电力系统仿真初探线路元件线路元件 输配电线路元件输配电线路元件(1)(1)集中参数输电线元件集中参数输电线元件(2)(2)三相集中参数输电线元件三相集中参数输电线元件(3)(3)分布参数输电线元件分布参数输电线元件电力系统仿真初探电力系统仿真初探线路元件线路元件 断路器元件断路器元件(1)(1)一般断路器元件一般断路器元件(2)(2)三相断路器元件三相断路器元件(3)(3)三相故

19、障器元件三相故障器元件 变压器元件变压器元件(1)(1)线性变压器元件线性变压器元件(2)(2)饱和变压器元件饱和变压器元件(3)(3)三相变压器（双绕组）元件三相变压器（双绕组）元件(4)(4)三相变压器（三绕组）元件三相变压器（三绕组）元件(5)(5)移相变压器元件移相变压器元件(6)(6)1212端子的三相变压器元件端子的三相变压器元件电力系统仿真初探电力系统仿真初探线路元件线路元件 串联串联RLCRLC支路元件支路元件1.1.可以单独设计电阻、电感或者电容，也可以可以单独设计电阻、电感或者电容，也可以设计电阻、电感和电容的串联组合支路。设计电阻、电感和电容的串联组合支路。2.2.参数设

20、置参数设置3.3.Resistance Resistance (电阻电阻,取取0 0支路无电阻）支路无电阻）4.4.Inductance Inductance(电感电感,H,H,取取0 0支路无电感支路无电感)5.5.Capacitance Capacitance(电容电容,F,F,取取infinf支路无电容支路无电容)6.6.MeasurementsMeasurements(测量选项测量选项,None,Branch voltage,None,Branch voltage,Branch current,Branch voltage and currentBranch current,Branc

21、h voltage and current）电力系统仿真初探电力系统仿真初探线路元件线路元件 并联并联RLCRLC支路元件支路元件1.1.可以单独设计电阻、电感或者电容，也可以可以单独设计电阻、电感或者电容，也可以设计电阻、电感和电容的并联组合支路。设计电阻、电感和电容的并联组合支路。2.2.参数设置参数设置3.3.Resistance Resistance (电阻电阻,取取infinf支路无电阻）支路无电阻）4.4.Inductance Inductance(电感电感,H,H,取取infinf支路无电感支路无电感)5.5.Capacitance Capacitance(电容电容,F,F,取取

22、0 0支路无电容支路无电容)6.6.MeasurementsMeasurements(测量选项测量选项,None,Branch voltage,None,Branch voltage,Branch current,Branch voltage and currentBranch current,Branch voltage and current）电力系统仿真初探电力系统仿真初探线路元件线路元件 三相串联三相串联RLCRLC支路元件支路元件1.1.可以对各相单独设计电阻、电感或者电容，可以对各相单独设计电阻、电感或者电容，也可以设计电阻、电感和电容的串联组合支路。也可以设计电阻、电感和电容的串

23、联组合支路。2.2.参数设置参数设置3.3.Resistance Resistance (各相电阻各相电阻,取取0 0，支路无电阻，支路无电阻)4.4.Inductance Inductance(各相电感各相电感,H,H,取取0,0,支路无电感支路无电感)5.5.Capacitance Capacitance(电容电容,F,F,取取infinf,支路无电容支路无电容)电力系统仿真初探电力系统仿真初探线路元件线路元件 三相并联三相并联RLCRLC支路元件支路元件1.1.可以对各相单独设计电阻、电感或者电容，可以对各相单独设计电阻、电感或者电容，也可以设计电阻、电感和电容的并联组合支路。也可以设计

24、电阻、电感和电容的并联组合支路。2.2.参数设置参数设置3.3.Resistance Resistance (各相电阻各相电阻,取取infinf,支路无电阻支路无电阻)4.4.Inductance Inductance(各相电感各相电感,H,H,取取infinf,支路无电感支路无电感)5.5.Capacitance Capacitance(电容电容,F,F,取取0,0,支路无电容支路无电容)电力系统仿真初探电力系统仿真初探线路元件线路元件 断路器元件断路器元件1.1.具有内电阻的断路器。具有内电阻的断路器。2.2.参数设置参数设置3.3.Breaker resistance Breaker r

25、esistance (断路器电阻断路器电阻,不能设为零不能设为零)4.4.Initial state Initial state(初始状态初始状态,0-,0-断开断开,1-,1-闭合闭合)5.5.SnubberSnubber resistance resistance(缓冲电阻缓冲电阻)6.6.SnubberSnubber capacitance capacitance(缓冲电容缓冲电容)7.7.Switching timesSwitching times(切换时间切换时间)8.8.Sample time of the internal timerSample time of the internal timer(内部计时器的采内部计时器的采样时间样时间)电力系统仿真初探电力系统仿真初探线路元件线路元件